JP6513002B2 - Solar power system - Google Patents
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Description
本開示は、系統に接続する太陽光発電システムに関し、特に太陽電池発電システムの発電電力の出力を安定化する技術に関する。 The present disclosure relates to a solar power generation system connected to a grid, and more particularly to a technology for stabilizing the output of generated power of a solar cell power generation system.
太陽光発電システムは、太陽電池モジュールにより太陽光を電力に変換する。太陽光発電システムは、DC(direct current)/AC(alternate current)変換する電力変換装置と、複数の太陽電池モジュールを接続した太陽光発電ストリングと、蓄電池とを備える。太陽電池ストリングが出力する電力は、蓄電池と、電力変換装置とに供給される。電力変換装置は、太陽電池ストリングが出力する直流電圧を交流電圧に変換することにより、電力を電気負荷へ供給すること、系統へ逆潮流することなどができる。 A solar power generation system converts sunlight into electric power by a solar cell module. The solar power generation system includes a power conversion device that performs direct current (DC) / alternate current (AC) conversion, a solar power generation string in which a plurality of solar cell modules are connected, and a storage battery. The electric power which a solar cell string outputs is supplied to a storage battery and a power converter. The power converter can supply power to the electric load, reverse power flow to the grid, and the like by converting the DC voltage output from the solar cell string into AC voltage.
直流電力を交流電力へ変換する際にロスが発生するため、このロスを小さくする、またはロスを回避することで電力を効率よく利用することができる。そのため、従来より、電力の変換効率を高める技術が検討されている。例えば、特開2007−201257号公報には、太陽光発電出力を平滑化し、タイムシフトを可能にする太陽光発電システムについて記載されている。具体的には、特許文献1には、蓄電池モジュールと太陽電池モジュールを並列接続し、蓄電池モジュールと太陽電池モジュールの間にスイッチを備える太陽電池ストリングをDC/AC変換装置を介して系統に接続する太陽光発電システムについて記載されている。特許文献1の技術によると、スイッチにより、太陽電池モジュールと蓄電池モジュールの合成出力または太陽電池モジュールの出力を切り替えて取り出すことができる。これにより、太陽光発電出力を平滑化し、タイムシフトを可能にすることができる。
Since loss occurs when converting direct current power to alternating current power, power can be efficiently used by reducing this loss or avoiding the loss. Therefore, conventionally, techniques for improving the power conversion efficiency have been studied. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-201257 describes a solar power generation system that smoothes a solar power output and enables time shift. Specifically, in
特許文献1に記載された技術によると、太陽電池モジュールの動作電圧は、蓄電池の電圧によって定まる。また、太陽電池ストリングにおいて、太陽電池モジュールを直列に接続する数は、電力と電圧との関係により定まる最大電力点に近づくように設計される。しかし、季節による温度の変動、日射による温度の変動その他の要因により、最大電力点が変化し、その結果、太陽電池ストリングの動作電圧が、最大動作電圧からずれることがある。これにより、太陽電池ストリングの発電量が変動し、電力供給が不安定化する。例えば、季節によって、太陽電池ストリングの発電量が変動しうる。
According to the technology described in
そこで、本開示は、いっそうの安定的な発電量を実現する太陽光発電システムを提供することを目的とする。 Thus, the present disclosure aims to provide a solar power generation system that achieves more stable power generation.
一実施形態に従う太陽光発電システムは、複数の太陽電池ストリングと、制御装置による充放電制御により、電力の充放電が可能なように構成された蓄電池と、太陽電池ストリングの発電電力と、蓄電池から放電される電力とをDC(direct current)/AC(alternate current)変換することで交流電力を出力する電力変換装置とを備える。太陽電池ストリングは、複数の太陽電池モジュールを直列に接続することで構成されている。太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを直列に接続することで構成されている。太陽光発電システムは、複数の太陽電池ストリングと、蓄電池とが並列に接続されるように構成されている。2つの太陽電池ストリング間で、太陽電池セルの直列の接続数がそれぞれ異なるように構成されている。 A photovoltaic power generation system according to one embodiment includes a plurality of solar cell strings, a storage battery configured to be capable of charging and discharging power by charge and discharge control by a control device, generated power of the solar cell string, and the storage battery And a power conversion device that outputs AC power by performing DC (direct current) / AC (alternate current) conversion on power to be discharged. A solar cell string is configured by connecting a plurality of solar cell modules in series. A solar cell module is configured by connecting a plurality of solar cells in series. The solar power generation system is configured such that a plurality of solar cell strings and a storage battery are connected in parallel. The two solar cell strings are configured such that the number of series connected solar cells is different.
別の実施形態に従うと、太陽光発電システムが提供される。太陽光発電システムは、第1の温度状態での動作電圧が最大電力電圧となるように構成された第1の太陽電池ストリングと、第1の温度状態とは異なる第2の温度状態での発電量が第1の太陽電池ストリングより大きい第2の太陽電池ストリングと、制御装置による充放電制御により、電力の充放電が可能なように構成された蓄電池と、第1および第2の太陽電池ストリングの発電電力と、蓄電池から放電される電力とをDC(direct current)/AC(alternate current)変換することで交流電力を出力する電力変換装置とを備える。第1の太陽電池ストリングと、第2の太陽電池ストリングと、蓄電池とが並列に接続されるように構成されている。 According to another embodiment, a photovoltaic system is provided. The photovoltaic power generation system includes a first solar cell string configured such that an operating voltage in a first temperature state is a maximum power voltage, and power generation in a second temperature state different from the first temperature state. A second solar cell string whose amount is larger than that of the first solar cell string, and a storage battery configured to be able to charge and discharge electric power by charge and discharge control by the control device; first and second solar cell strings And a power conversion device that outputs AC power by performing DC (direct current) / AC (alternate current) conversion on power generated from the battery and power discharged from the storage battery. The first solar cell string, the second solar cell string, and the storage battery are configured to be connected in parallel.
別の実施形態に従うと、太陽光発電システムにおいて太陽光により発電を行う発電ユニットが提供される。発電ユニットは、AC/DC変換を行う電力変換装置と接続されるように構成されている。発電ユニットは、複数の太陽電池ストリングと、制御装置による充放電制御により、電力の充放電が可能なように構成された蓄電池とを備える。太陽電池ストリングは、複数の太陽電池モジュールを直列に接続することで構成されている。太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを直列に接続することで構成されている。発電ユニットは、複数の太陽電池ストリングと、蓄電池とが並列に接続されるように構成されている。2つの太陽電池ストリング間で、太陽電池セルの直列の接続数がそれぞれ異なるように構成されている。 According to another embodiment, a power generation unit is provided that generates power by solar light in a solar power generation system. The power generation unit is configured to be connected to a power conversion device that performs AC / DC conversion. The power generation unit includes a plurality of solar cell strings and a storage battery configured to be able to charge and discharge power by charge and discharge control by the control device. A solar cell string is configured by connecting a plurality of solar cell modules in series. A solar cell module is configured by connecting a plurality of solar cells in series. The power generation unit is configured such that a plurality of solar cell strings and a storage battery are connected in parallel. The two solar cell strings are configured such that the number of series connected solar cells is different.
一実施形態によると、温度状態に応じて最大動作電圧が異なる複数の太陽電池モジュールにより発電を行うため、季節や日射等の要因により温度が変化したとしても、温度による発電量の変動幅を小さくすることができ、系統に対する負荷を少なくすることで系統の安定化に寄与することができる。 According to one embodiment, power generation is performed by a plurality of solar cell modules having different maximum operating voltages according to the temperature state, so even if the temperature changes due to seasons, solar radiation, etc., the fluctuation range of the power generation amount due to temperature is small. It can contribute to the stabilization of the system by reducing the load on the system.
この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。 The above and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the present invention taken in conjunction with the accompanying drawings.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description about them will not be repeated.
本実施形態において、太陽光発電システムは、複数の太陽電池ストリングと、蓄電池とが並列に接続されるように構成されている。2つの太陽電池ストリング間で、太陽電池セルの直列の接続数がそれぞれ異なる。 In the present embodiment, the solar power generation system is configured such that a plurality of solar cell strings and a storage battery are connected in parallel. The number of solar cell cells connected in series is different between the two solar cell strings.
また、各太陽電池モジュールは、それぞれが同数の太陽電池セルを直列に接続することで構成してもよい。2つの太陽電池ストリング間で、太陽電池モジュールの直列の接続数がそれぞれ異なるように構成してもよい。 In addition, each solar cell module may be configured by connecting the same number of solar cells in series. The number of series connection of solar cell modules may be different between the two solar cell strings.
また、第1の温度状態での動作電圧が最大電力電圧となるように第1の太陽電池ストリングを構成し、第1の温度状態とは異なる第2の温度状態での発電量が第1の太陽電池ストリングより大きく、第1の温度状態では発電量が第1の太陽電池ストリングの方が大きい第2の太陽電池ストリングを構成し、第1の太陽電池ストリングと、第2の太陽電池ストリングと、蓄電池とが並列に接続するように構成してもよい。 Further, the first solar cell string is configured such that the operating voltage in the first temperature state is the maximum power voltage, and the amount of power generation in the second temperature state different from the first temperature state is the first A second solar cell string that is larger than the solar cell string and generates a larger amount of power than the first solar cell string in the first temperature state, and the first solar cell string and the second solar cell string The storage battery may be connected in parallel.
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1の太陽光発電システムの構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a solar power generation system according to a first embodiment.
図1に示すように、太陽光発電システムは、太陽電池ストリング1と、太陽電池ストリング2と、DC/AC変換装置3と、蓄電池モジュール11とを含む。太陽光発電システムは、系統4と接続する。太陽電池ストリング1と太陽電池ストリング2とは、それぞれ、直列に接続された複数個の太陽電池モジュールにより構成される。太陽電池ストリング1において直列に接続される太陽電池モジュールの個数を第1の数とする。すなわち、太陽電池ストリング1は、第1の数の太陽電池モジュールを直列に接続したブロックとして構成されている。太陽電池ストリング2において直列に接続される太陽電池モジュールの個数を、第2の数とは異なる第2の数とする。すなわち、太陽電池ストリング2は、第2の数の太陽電池モジュールを直列に接続したブロックとして構成されている。太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを直列に接続することで構成されている。太陽電池セルは、例えば、結晶シリコン系の太陽電池セルを用いることができる。太陽電池ストリング1と太陽電池ストリング2とにおける各太陽電池モジュールは、同種の太陽電池セルを同数直列に接続することで構成されている。
As shown in FIG. 1, the solar power generation system includes a
太陽電池ストリング1は、逆流防止ダイオード14を介して、接続点15に接続される。太陽電池ストリング2は、逆流防止ダイオード24を介して、接続点15に接続される。DC/AC変換装置3は、入力される直流電力(DC)を交流電力(AC)へ変換する。
The
蓄電池モジュール11は、図示しないパワーコンディショナなどの制御装置によって充放電制御される。蓄電池モジュール11は、スイッチ12を介して、接続点15に接続される。接続点15は、電流センサー13に接続される。スイッチ12は、例えばオン・オフスイッチとして構成されている。スイッチ12がオンのときは、太陽電池ストリング1と、太陽電池ストリング2と、蓄電池モジュール11との合成出力が取り出される。また、スイッチ12がオフのときは、蓄電池モジュール11からの出力はなく、太陽電池ストリング1と、太陽電池ストリング2との合成出力が取り出される。
The
電流センサー13は、太陽電池ストリング1および太陽電池ストリング2の出力側に挿入され、出力電流の大きさを検出する。接続点15は、太陽電池ストリング1、太陽電池ストリング2および蓄電池モジュール11を太陽電池ストリング2に接続することを示す。
The
信号線16は、蓄電池モジュール11の充放電状態を太陽電池ストリング2に通知するための接続線である。
The
蓄電池モジュール11は、電圧検出部17を含む。電圧検出部17は、蓄電池モジュール11の電圧を検出し、検出した電圧の大きさ(電圧値)を示す信号を、信号線16を介して太陽電池ストリング2に送信する。なお、電圧検出部17は、蓄電池モジュール11の外部に設けることとしてもよい。なお、太陽電池ストリング2の入り口では、太陽電池ストリング1と、太陽電池ストリング2と、蓄電池モジュール11との電流の合成が入力される。
ここで、太陽電池ストリング1と太陽電池ストリング2とについて説明する。太陽電池ストリング1は、第1の温度状態での動作電圧が最大電力電圧となるように、第1の数の太陽電池モジュールを直列に接続することで構成されている。太陽電池ストリング2は、第1の温度状態では太陽電池ストリング1より最大動作電圧が小さく、第1の温度状態とは異なる第2の温度状態において、太陽電池ストリング1より大きい発電量となるように、第2の数の太陽電池モジュールを直列に接続することで構成されている。
Here, the
また、図1に示すように、太陽電池ストリング1と、太陽電池ストリング2と、蓄電池モジュール11とが並列にDC/AC変換装置3に接続されている。
Moreover, as shown in FIG. 1, the
<実施の形態1の太陽光発電システムのまとめ>
実施の形態1の太陽光発電システムによると、それぞれ、直列に接続する太陽電池モジュールの数が異なる太陽電池ストリングと、蓄電池モジュール11とを並列に接続している。例えば、第1の温度状態では、太陽電池ストリング1が最大電力で発電し、太陽電池ストリング2の発電量は動作電圧が最大電力電圧より小さいために太陽電池ストリング1より小さくなる。一方、第2の温度状態では、太陽電池ストリング2の発電量が太陽電池ストリング1の発電量より大きくなる。例えば、第1の温度状態において太陽電池ストリング1の発電量を発電量「1.0」、第2の温度状態(例えば、第1の温度状態よりも低温)において発電量「0.8」とする。また、第1の温度状態において太陽電池ストリング2の発電量を発電量「0.8」、第2の温度状態において発電量を「1.0」とした場合、太陽電池ストリング1および太陽電池ストリング2の合計発電量は、第1の温度状態においても第2の温度状態においても合計発電量「1.8」となる。一方、太陽電池ストリング1および太陽電池ストリング2の構成ではなく太陽電池ストリング1の構成を2系統とした場合、第1の温度状態では、発電量が発電量「2.0」となるが、第2の温度状態では、発電量が発電量「1.6」となり、温度に応じて発電量の変動幅が大きくなる。したがって、本実施形態によると、温度の変動にかかわらず、安定した発電量を得ることができ、系統の安定化に寄与し得る。
<Summary of Solar Power Generation System According to
According to the photovoltaic power generation system of
<実施の形態2>
図2は、実施の形態2の太陽光発電システムの構成を示す図である。
Second Embodiment
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a solar power generation system according to a second embodiment.
実施の形態1との相違点を説明すると、実施の形態2の太陽光発電システムは、各太陽電池ストリングに、それぞれ、蓄電池モジュールが並列に接続されている。すなわち、蓄電池モジュール21は、図示しないパワーコンディショナなどの制御装置によって充放電制御される。蓄電池モジュール21は、スイッチ22を介して電流センサー13に接続される。蓄電池モジュール21は、電圧検出部27を含む。電圧検出部27は、蓄電池モジュール21の電圧を検出し、検出した電圧の大きさを示す信号を、信号線を介して太陽電池ストリング2に送信する。スイッチ22は、例えばオン・オフスイッチとして構成されている。スイッチ22がオンのときは、スイッチ22の出力が取り出される。また、スイッチ22がオフのときは、スイッチ22からの出力が遮断される。太陽電池ストリング2は、逆流防止ダイオード24を介して、電流センサー13に接続される。
In the photovoltaic power generation system according to
ここで、2つの蓄電池モジュール(蓄電池モジュール11および蓄電池モジュール21)は、同電圧となるよう制御される。
Here, the two storage battery modules (
<実施の形態2のまとめ>
実施の形態2の太陽光発電システムによると、温度の変動にかかわらず、安定した発電量を得ることができ、系統の安定化に寄与し得る。
<Summary of
According to the photovoltaic power generation system of the second embodiment, a stable amount of power generation can be obtained regardless of temperature fluctuations, which can contribute to system stabilization.
<実施の形態3>
図3は、実施の形態3の太陽光発電システムの構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a solar power generation system according to a third embodiment.
実施の形態1との相違点を説明すると、実施の形態3の太陽光発電システムは、太陽電池ストリング1を、M(Mは自然数)個の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを並列にN(Nは自然数)列接続した太陽電池アレイとして構成している。また、太陽光発電システムは、太陽電池ストリング2を、N個の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを並列にM列接続した太陽電池アレイとして構成している。
The solar power generation system according to the third embodiment includes the
図3の例では、自然数Mは、値「15」であり、自然数Nは、値「16」である。太陽電池モジュールとしては、多結晶太陽電池モジュールを使用することができる。太陽電池モジュールの特性は、例えば、発電量Pm:255(W)、最大発電時電圧Vpm:30.7(V)、温度特性:ΔP=−0.44%/℃、ΔV=−0.33%/℃などである。このように、実施の形態3では、(A)太陽電池モジュールを240枚(15個直列の太陽電池ストリングを、16列、並列接続した太陽電池ストリング1と、16個直列の太陽電池ストリングを、15列、並列接続した太陽電池ストリング2とからなる)使用している。これに対し、(B)15個直列の太陽電池ストリングを、32列、並列接続した場合と、(C)16個直列の太陽電池ストリングを、30列、並列接続した場合とを比較すると、例えば、夏場においては、(B)の場合よりも(C)の場合の方が発電効率が良好となり、春、秋、冬においては、(C)の場合よりも(B)の場合の方が発電効率が良好となることがある。これに対し、本実施形態のように、(A)の場合は、年間を通じて、発電量の温度による変動幅を少なくすることができ、系統に対する負荷を小さくすることができる。
In the example of FIG. 3, the natural number M is the value “15”, and the natural number N is the value “16”. As a solar cell module, a polycrystalline solar cell module can be used. The characteristics of the solar cell module are, for example, power generation amount Pm: 255 (W), maximum power generation voltage Vpm: 30.7 (V), temperature characteristics: ΔP = −0.44% / ° C., ΔV = −0.33 % / ° C etc. Thus, in the third embodiment, (A) 240 solar cell modules (the
本実施の形態に係る太陽光発電システムを構成する各種制御装置は、プロセッサと、その上で実行されるプログラムにより実現される。本実施の形態を実現するプログラムは、通信インタフェースを介してネットワークを利用した送受信等により提供される。 The various control apparatuses which comprise the solar energy power generation system which concerns on this Embodiment are implement | achieved by the processor and the program run on it. A program for realizing the present embodiment is provided by transmission and reception using a network via a communication interface.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiment disclosed herein is illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is indicated not by the above description but by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
1,2 太陽電池ストリング、3 DC/AC変換装置、4 系統、11,21 蓄電池モジュール、12,22 スイッチ、13 電流センサー、14,24 逆流防止ダイオード、15 接続点、16 信号線、17,27 電圧検出部。 1, 2 solar cell strings, 3 DC / AC conversion devices, 4 systems, 11, 21 storage battery modules, 12, 22 switches, 13 current sensors, 14, 24 backflow prevention diodes, 15 connection points, 16 signal lines, 17, 27 Voltage detection unit.
Claims (2)
第1の温度状態での動作電圧が最大電力電圧となるように構成された第1の太陽電池ストリングと、
前記第1の温度状態とは異なる第2の温度状態での発電量が前記第1の太陽電池ストリングより大きい第2の太陽電池ストリングと、
制御装置による充放電制御により、電力の充放電が可能なように構成された蓄電池と、
前記第1および第2の太陽電池ストリングの発電電力と、前記蓄電池から放電される電力とをDC(direct current)/AC(alternate current)変換することで交流電力を出力する電力変換装置とを備え、
前記第1の太陽電池ストリングと、前記第2の太陽電池ストリングと、前記蓄電池とが並列に接続されるように構成されており、
前記第1の太陽電池ストリングは、M(Mは自然数)個の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを並列にN列(Nは自然数)接続したアレイ状に構成されており、
前記第2の太陽電池ストリングは、N個の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを並列にM列接続したアレイ状に構成されている、太陽光発電システム。 A solar power system,
A first solar cell string configured such that an operating voltage at the first temperature state is a maximum power voltage;
A second solar cell string in which a power generation amount at a second temperature state different from the first temperature state is larger than the first solar cell string;
A storage battery configured to be able to charge and discharge electric power by charge and discharge control by the control device;
The power conversion device outputs AC power by performing DC (direct current) / AC (alternate current) conversion on the power generated by the first and second solar cell strings and the power discharged from the storage battery. ,
The first solar cell string, the second solar cell string, and the storage battery are configured to be connected in parallel ,
The first solar cell string is configured in an array in which solar cell strings in which M (M is a natural number) solar cell modules are connected in series are connected in parallel in N rows (N is a natural number),
The said 2nd solar cell string is comprised in the array form which M solar cell strings which connected N solar cell modules in series were connected in parallel in parallel, and are comprised .
前記第1の太陽電池ストリングと、前記第2の太陽電池ストリングと、前記第1の蓄電モジュールと、前記第2の蓄電モジュールとが並列に接続されるように構成されており、
前記制御装置による充放電制御により、前記第1の蓄電モジュールと、前記第2の蓄電モジュールとが同電圧に充電されるように構成されている、請求項1に記載の太陽光発電システム。 The storage battery includes a first storage module and a second storage module,
The first solar cell string, the second solar cell string, the first storage module, and the second storage module are configured to be connected in parallel.
The charge and discharge control by the control device, the first storage module and a second storage module is configured to be charged to the same voltage, photovoltaic power generation system according to claim 1.
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